藍寶石
| 藍寶石 | |
|---|---|
 | |
| 基本資料 | |
| 類別 | 氧化物 |
| 化學式 | 氧化鋁－Al2O3 |
| 性質 | |
| 顏色 | 除紅色（即紅寶石）和粉橙色外的其他顏色 |
| 晶體慣態 | 大規模和粒狀 |
| 晶系 | 三方晶系（-3 2/m, R-3c） |
| 解理 | 無 |
| 斷口 | 貝殼狀、參差狀 |
| 莫氏硬度 | 9.0 |
| 光澤 | 玻璃體 |
| 條痕 | 白色 |
| 比重 | 3.95－4.03 |
| 密度 | 3.95－4.03g/cm³ |
| 折射率 | 1.762－1.778 |
| 多色性 | 強（Strong） |
| 熔性 | 難熔 |
| 溶解度 | 難溶 |
| 其他特徵 | 熱膨脹係數 5e-6–6.6e-6/K |
藍寶石，屬於寶石級剛玉，為五種樞要寶石之一，主要成分是氧化鋁（Al2O3）。
寶石級剛玉中除紅色的紅寶石之外，其它顏色剛玉寶石通稱藍寶石。藍寶石的莫氏硬度為9，僅次於金剛石。25℃時的電阻率為1×1011Ω·cm，電絕緣性能優良。此外藍寶石還具有良好的光學透過性、熱傳導性以及優良的機械性能，主要應用在耐磨原件、窗口材料以及電子器件領域。
名稱
通常藍寶石泛指藍色的剛玉，其它顏色的剛玉則通常用其顏色來描述，如黃色藍寶石、綠色藍寶石等。藍寶石的英文名稱為Sapphire，一般認為源自希臘文Sappheiros，意為藍色的石頭。[1]
成分
藍寶石的成分是高純的α-氧化鋁。在α-氧化鋁的晶格中，氧離子（O2-）為六方緊密堆積，鋁離子（Al3+）對稱地分布在氧離子圍成的八面配體中心，晶格能很大，故熔點、沸點很高。天然存在的α型氧化鋁晶體叫做剛玉。優質剛玉俗稱寶石，如藍寶石、紅寶石等，主要用於首飾，其微粒可制精密儀表的軸承；普通剛玉成黑色或棕紅色，可以作為磨料。[2]
顏色
藍寶石有深藍、淺藍、透明、粉紅、黃、綠、白等多種顏色，甚至在同一顆石有多種顏色。顏色是影響藍寶石價值的重要因素。 一般來說，顏色越濃郁且不含有明顯的色域或色帶，寶石越值錢。但是仍然有一些設計師會利用不同色域來設計特殊圖案。價值最高的藍寶石顏色，由藍色至靛藍色，只要不使色調變暗，或降低其亮度，色度高越好。其他顏色的藍寶石都不大值錢，唯一非藍色而貴重的是一種粉橙色的藍寶石，稱為Padparacha或Padparadja。[3]
藍寶石中含有什麼元素直接決定寶石的顏色色調，含量多少則決定色調的飽和度。研究證明，當剛玉不含任何微量元素時，呈現為無色；當含有微量的鉻元素時，呈現為紅色，即紅寶石；當含有微量的鐵、鈦元素時，呈現為藍色；當含有鐵、鎳等元素時呈現為黃色。[4]
| 名稱 | 紅寶石 | 藍寶石 | ||||||
| 顏色 | 淺紅 | 桃紅 | 深紅 | 黃 | 金黃 | 橙紅 | 藍 | 紫 |
| 雜質 | 三氧化二鉻（Cr2O3） | NiO | Cr2O3+NiO | TiO2+Fe2O3 | TiO2 +Fe2O3 +Cr2O3 | |||
| 含量（%） | 0.05~0.1 | 0.1~0.2 | 2~3 | 0.5~1.0 | 0.01~0.05+0.5 | 0.2~0.5+0.5 | 0.5+1.5 | 0.5+1.5+0.1 |
天然藍寶石
產地
藍寶石的產地在泰國、緬甸、錫蘭（斯里蘭卡）、非洲的馬達加斯加、克什米爾地區、寮國、柬埔寨，其中最稀有的產地應屬於克什米爾地
區的藍寶石。亦有寶石專家指出，全世界只有三個地方出產上等藍寶石：緬甸、斯里蘭卡、馬達加斯加。緬甸產的藍色藍寶石被收藏家視為瑰寶，它的顏色讓人聯想到天空及海洋。美國寶石學院表示，中古世紀的神職人員會在教士戒上鑲嵌藍色藍寶石，就是因為這顏色是天堂的象徵。[6]
中國也出產藍寶石，但是品質中等，其中以山東昌樂出產的最為上乘。黑龍江出產的藍寶石特點是顆粒小而色澤艷麗。江蘇六合則是色澤鮮亮通透，但缺點是多數有裂痕。海南文昌、福建明溪的藍寶石顆粒比較細小，顏色較為純正，透明度也好。[7]
名品
東方藍巨人是已知最大的藍色藍寶石，發現於喀什米爾地區，重達486.52克拉（97.3克）。[8] 藍寶石之中有一種更為罕見的「星光藍寶石」，在歷史上十分著名。其內部有針狀的細微雜質，造成稱為星芒的光學效應，因而得名。著名的星光藍寶石如「亞當之星」、「印度之星」與「昆士蘭黑星」，都曾登上頭條新聞。其中，「亞當之星」重達1404.49克拉，估價至少值1億美元[9]；563克拉的「印度之星」，可能是全世界最知名的星光藍寶石。它三百多年前在斯里蘭卡礦場現身，曾是美國金融業鉅子J·P·摩根的珍藏，1900年摩根把它捐給了美國自然史博物館[10]；而733克拉的「昆士蘭黑星」是1930年代在澳洲被發現的[11]。
人造藍寶石
生產
在實驗室里可以很容易和便宜地生產出寶石級的紅寶石和藍寶石。目前國際上主流的晶石生產方法是泡生法（Kyropoulos），是一種從熔融液體中生長單晶體的晶體生長法[12]。此外還有焰熔法（Flame fusion）、提拉法、熱交換法（Heat Exchanger Method）、導模法（Edge Defined Film-Fed Growth）等[13]。合成藍寶石的化學成分和物理性質與天然藍寶石相同。合成藍寶石的鑑別特徵是晶體生長條紋，在快速晶體生長過程中由於提拉生長，它通常是彎曲的[14]。
2018年2月13日，全球最大泡生法藍寶石晶體在中國內蒙古一所電子材料生產商成功面世。該晶體重量445公斤，外形規整，通體透明，無裂紋，無晶界，氣泡較少，可應用於LED的4英寸晶棒有效長度達到4550mm以上。2017年該記錄保持者是俄羅斯的350公斤人造藍寶石。[15]
應用
藍寶石晶體是半導體GaN/Al2O3發光二極管（LED）、大規模集成電路SOI和SOS及超導納米結構薄膜等理想的襯底材料。蘋果在iPhone 5的鏡頭上率先開始採用藍寶石玻璃鏡片。得益於藍寶石玻璃的耐刮劃特性，之後的iPhone 5s的指紋識別模塊的蓋板，Apple Watch的屏幕保護玻璃也採用了藍寶石玻璃。[16]
參考文獻
- ^ Harper, Douglas. sapphire. Online Etymology Dictionary.
- ^ 氧化铝、刚玉、蓝宝石有啥区别？. 粉體圈. 2017-03-20 [2018-03-04]. （原始內容存檔於2021-02-21）.
- ^ 蓝宝石质量要素. 美國寶石研究院. [2018-03-04]. （原始內容存檔於2020-10-27）.
- ^ 程佑法. 山东蓝宝石的杂质元素对颜色的影响. 2006 [2018-03-04]. （原始內容存檔於2021-02-21）.
- ^ 蓝宝石单晶中所含杂质和颜色问题. 西安炯泰光電科技有限公司. 2013-04-10 [2018-03-04]. （原始內容存檔於2021-02-21）.
- ^ 九月生日石：您需要了解的蓝宝石相关知识. 美國寶石研究院. [2018-03-04]. （原始內容存檔於2020-05-16）.
- ^ 肖昌瑤. 中国有蓝宝石产地吗？中国蓝宝石产地有哪些. 2017-05-16 [2018-03-04]. （原始內容存檔於2018-03-04）.
- ^ 世界最大宝石 "东方蓝巨人". 騰訊. 2006-09-07 [2018-03-04]. （原始內容存檔於2018-03-04）.
- ^ 六颗世界上最大的蓝宝石. 上海寶玉石交易中心. 2016-01-06 [2018-03-04]. （原始內容存檔於2018-03-04）.
- ^ Star of India. American Museum of Natural History. [2018-03-04]. （原始內容存檔於2018-11-01）.
- ^ Kim, Victoria. For some, a sapphire has not been their best friend. Los Angeles Times. 2010-01-05 [2010-01-05]. （原始內容存檔於2010-01-08）.
- ^ 沈才卿, 孫光年，於旭東. 蓝宝石单晶的生长技术及应用研究进展. 寶石和寶石學雜誌. 2007, 4.
- ^ 紀秀峰. 蓝宝石晶体生长工艺及设备. 電子工業專用設備. 2011, (198): 7-9.
- ^ 快速分辨蓝宝石中的真真假假. 珠寶之家. 2009-11-30 [2018-03-04]. （原始內容存檔於2018-03-11）.
- ^ 張景陽. 450公斤级！世界最大人造蓝宝石晶体诞生. 科技日報. 2018-02-14 [2018-03-04]. （原始內容存檔於2021-02-21）.
- ^ 芯智訊. 遭蓝宝石原料厂商起诉 苹果蓝宝石玻璃之路再遭挫折. 新浪. 2018-01-24 [2018-03-04]. （原始內容存檔於2020-06-29）.
